WO2019008023A1 - Delta-roboter - Google Patents

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WO2019008023A1
WO2019008023A1 PCT/EP2018/068074 EP2018068074W WO2019008023A1 WO 2019008023 A1 WO2019008023 A1 WO 2019008023A1 EP 2018068074 W EP2018068074 W EP 2018068074W WO 2019008023 A1 WO2019008023 A1 WO 2019008023A1
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WO
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ball
joint
homogeneous
delta robot
end effector
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/068074
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander HANDFEST
Jorge Torres
Tobias Weiser
Original Assignee
Kuka Deutschland Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0045—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base
    • B25J9/0051—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base with kinematics chains of the type rotary-universal-universal or rotary-spherical-spherical, e.g. Delta type manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0258—Two-dimensional joints
    • B25J17/0275—Universal joints, e.g. Hooke, Cardan, ball joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
    • F16C11/04—Pivotal connections
    • F16C11/06—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
    • F16C11/0604—Construction of the male part
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
    • F16C11/04—Pivotal connections
    • F16C11/06—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
    • F16C11/0619—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints the female part comprising a blind socket receiving the male part
    • F16C11/0623—Construction or details of the socket member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2206/00—Materials with ceramics, cermets, hard carbon or similar non-metallic hard materials as main constituents
    • F16C2206/40—Ceramics, e.g. carbides, nitrides, oxides, borides of a metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/50—Hand tools, workshop equipment or manipulators
    • F16C2322/59—Manipulators, e.g. robot arms

Definitions

  • the invention relates to a delta robot comprising a robot base, a spatially positionable end effector support, and three parallelogram articulation assemblies connecting the end effector support to the robot base and configured to support the end effector support in space relative to the robot base adjustably connect, wherein each parallelogram joint assembly is driven by a motor driven to automatically move the end effector support, and the parallelogram joint assemblies rods, which by means of ball joints, each comprising a ball head and a ball socket into the hinge structure of Delta- robots are integrated.
  • Connection device includes, are arranged in the tie rods in a multi-joint system, the joints containing three-axis ball joints, the one
  • An acetabulum enclosing a sphere having a space that is one-half of a sphere or less, wherein a bearing means is fixed so as not to rotate in a housing in the joint socket of a joint, and wherein the housing includes a surface against which the storage means is applied, and that the surface is provided with friction-increasing means.
  • the object of the invention is to provide a delta robot whose moving masses are reduced and in particular also fulfills hygienic requirements.
  • a delta robot comprising a robot base, an end effector support positionable in space, and three parallelogram articulation assemblies connecting the end effector support to the robot base and configured to support the end effector support while maintaining its orientation in space adjustable relative to the robot base, wherein each parallelogram joint assembly is driven by a motor is adjustable to automatically move the End monoor- carrier, and the parallelogram hinge assemblies rods which by means of ball joints, each comprising a ball head and a ball socket, in the joint structure of the delta robot are integrated, and wherein at least one of the ball joints has a material homogeneous ball socket whose
  • Ball socket surface with a ball head surface of the ball head forms the sliding pair of the ball joint.
  • the motor can be formed in particular by an electric motor or be formed by an electric drive, the one
  • Each motor especially non-electric motors can form a drive unit of the engine and transmission in the context of the invention.
  • Each parallelogram linkage assembly may have a lever pivotally mounted on the robot base, which is automatically pivoted about each one by a motor
  • Swivel axis can be swiveled.
  • a distal end of the lever two spaced-apart bearings are arranged, on each of which a parallelogram rod is articulated with its respective proximal end portion.
  • Parallelogram bars always extend parallel to each other and are coupled by their distal end portions to the end effector support at two spaced apart bearings, such that the end effector support is coupled to the robot base via the three parallelogram hinge assemblies only in the three
  • Robot base and a plate-shaped end effector support moves the end effector support to the robot base always aligned parallel in space.
  • three parallelogram articulated arrangements can be provided, which are offset from each other by 120 degrees of angle on the robot base.
  • the three parallelogram articulated assemblies or the levers mounted on the robot base are each automatically pivotably mounted about a pivot axis by means of a respective motor, which pivot axis is in each case 120 degrees of angle to the pivot axis of the adjacent one
  • Corresponding parallelogram articulated arrangements and in particular a corresponding exemplary delta robot are disclosed, for example, in EP 0 250 470 B1.
  • One, several or all joints which couple the rods of the parallelogram joint assemblies may be formed as ball joints.
  • at least one, several or all joints, which couple the rods of the parallelogram joint assemblies be designed as ball joints according to the invention, as in one or more of the described embodiments of ball joints according to the invention.
  • the delta robot may have a robot base comprising a base plate on which three pivot bearings are distributed uniformly about 120 degrees and arranged offset from one another, each having an axis of rotation extending in particular horizontally.
  • a lever is pivotally mounted.
  • the lever can be driven by a respective associated, in particular electric motor up and down to be pivoted.
  • the respective proximal end portion of each lever is mounted so far pivotable about the axis of rotation of the respective pivot bearing on the base plate.
  • two ball heads are arranged at a fixed distance from each other.
  • a rod of the respective parallelogram joint assembly is mounted.
  • each rod has a proximal Stabendabrough, which has a ball socket, which forms a ball joint together with the respective associated ball head of the lever.
  • Each of these ball joints may be formed as a ball joint according to the invention.
  • At its distal Stabendabites each rod of the respective parallelogram joint assembly on another ball socket.
  • ball bearings are further stored, which in turn firmly with the
  • End effector carrier are connected.
  • two mutually associated ball heads of the end effector support are arranged at a fixed distance from each other to a
  • Mating pair of ball joint forms can be dispensed with separate bearing inserts on the ball socket, which in particular the weight of the ball joint can be reduced, whereby the number of parts is reduced and which due to the omission of a separate bearing insert, the otherwise caused by the separate bearing insert gap between the separate Bearing insert and a ball socket carrier is eliminated, and thus no germs and no dirt can accumulate.
  • the weight of the ball joint can be reduced, whereby the number of parts is reduced and which due to the omission of a separate bearing insert, the otherwise caused by the separate bearing insert gap between the separate Bearing insert and a ball socket carrier is eliminated, and thus no germs and no dirt can accumulate.
  • Ball socket or the ball head, or the entire ball joint is made of plastic or ceramic, can significantly reduce weight over usual
  • Metal materials can be achieved.
  • the ball socket does not have a separate bearing insert, then the ball socket, in particular the joint terminal body of the ball socket significantly slimmer, i. be made smaller sized.
  • a significantly slimmer, i. Small sized manufactured ball socket can reduce the size of the respective ball joint and consequently reduce the weight of the moving masses and possibly also increase the working space of the delta robot.
  • the ball socket is made as a body, which consists of a single material. This means in particular that the ball socket with respect to its material does not differ in a first material for a base body of the ball socket and another, second material for the sliding surface of the ball socket, on which the ball head of
  • the ball socket is integrally formed, such that a sliding surface of the ball socket directly through the material of
  • Ball socket body is formed. Accordingly, the ball socket according to the invention does not have a separate bearing insert. According to the invention, equality of the physical properties required due to the material homogeneity relates only to the equality of the material type, but not to a possible equality of other physical quantities, such as, for example, the microstructure of the (same) material, its density or hardness. These exemplary properties may well differ, but the material type is the same.
  • the material homogenous ball socket can be made of a material homogenous material
  • Joint connecting body are formed, which has a surface with a concave
  • the concave spherical cap surface portion may be formed by a closed surface corresponding to the inner surface of a spherical shell portion.
  • the concave spherical cap surface portion may be formed by an annular surface corresponding to the inner surface of a ball cup blank.
  • the material-homogeneous ball socket can be formed by a first material-homogeneous joint terminal body having a connection portion which is designed for fastening a rod of the parallelogram joint assemblies.
  • the ball socket accordingly has a base body which has the material-homogeneous ball socket on one surface side and which has an integrally formed connection section on another side.
  • the terminal portion of the first material-homogeneous joint terminal body may be formed by a threaded bore into which a male threaded portion of one of the rods of the parallelogram joint assemblies is screwed.
  • the ball heads of the ball joints corresponding to the material-homogeneous ball cups are arranged on the end effector support or on the levers.
  • the ball heads may for this purpose have male threaded lugs or male threaded bolts through which the ball heads are screwed to the end effector support or to the levers.
  • Articulated connecting body are formed by a male threaded portion which is screwed into a threaded bore of one of the rods of the parallelogram joint assemblies.
  • the ball heads of the ball joints corresponding to the material-homogeneous ball cups are arranged on the end effector carrier or on the levers.
  • the ball heads can to external thread approaches or
  • Joint connection bodies can consist of a ceramic material.
  • Joint connection bodies can consist of a polymer material.
  • the polymer material may be a homopolymer, a copolymer or a polymer blend.
  • the polymer material may be a plastic.
  • the polymer material or the plastic may be suitable for food.
  • Joint connecting bodies made of a polymer material can be combined with a ball head made of corrosion-resistant steel, in particular V2A, X90 or hard chromium-plated steel or hard anodized aluminum, to form a respective ball and socket joint.
  • Joint connection body may consist of a metallized polymer material. This can be advantageous, in particular, in the use of the delta robot in the food industry, in order, for example, to be able to detect abrasion and / or damage to the ball joints of the delta robot in the products by metal sensors to ensure product safety.
  • the ball joint may have a material-homogeneous ball head whose ball head surface with the ball socket surface of the ball socket forms the sliding pair of the ball joint.
  • the ball head is made as a body, which consists of a single material. This means in particular that the ball head does not differ in terms of its material in a first material for a base body of the ball head and another, second material for the sliding surface of the ball head, on which the ball socket of
  • the ball head is integrally formed such that a sliding surface of the ball head is formed directly by the material of the ball head body. Accordingly, the ball head according to the invention has no separate
  • equality of the physical properties required due to the material homogeneity relates only to the equality of the material type, but not to a possible equality of other physical quantities, such as, for example, the microstructure of the (same) material, its density or hardness. These exemplary properties may well differ, but the material type is the same.
  • the ball head in particular the joint terminal body of the ball head can be significantly slimmer, i. be made smaller sized.
  • a significantly slimmer, i. Small sized manufactured ball head can reduce the size of the respective ball joint and in consequence reduce the weight of the moving masses and possibly also increase the working space of the delta robot.
  • the material homogeneous ball head can be made of a second material homogeneous
  • Joint connecting body are formed, which has a surface with a convex
  • the material homogeneous ball head can be made of a second material homogeneous
  • Joint terminal body are formed, which has a connection portion for fixing the ball head to the end effector support or a lever of the
  • Parallelogram joint assemblies is formed.
  • the connecting portion of the second material-homogeneous joint terminal body may be formed by a threaded bore into which an externally threaded portion of the End binor- support or one of the lever of the parallelogram joint assemblies is screwed.
  • they are the material-homogeneous ball heads
  • the ball sockets may for this purpose have external thread projections or external threaded bolts through which the ball sockets are screwed to the end effector support or to the levers.
  • Articulated connecting body are formed by a male threaded portion, which in a Threaded bore of the end effector support or one of the lever of the parallelogram joint assemblies is screwed.
  • the ball cups of the ball joints corresponding to the material-homogeneous ball heads are arranged on the end effector carrier or on the levers.
  • the ball sockets may have external thread approaches or external threaded bolt, through which the
  • Ball pans are screwed to the end effector support or to the levers.
  • Joint connection bodies can consist of a ceramic material.
  • Joint connection bodies can consist of a polymer material.
  • the polymer material may be a homopolymer, a copolymer or a polymer blend.
  • the polymer material may be a plastic.
  • the polymer material or the plastic can be
  • Joint connecting bodies of a polymer material can be combined with a ball socket made of corrosion-resistant steel, in particular V2A, X90 or hard chromium-plated steel or hard anodized aluminum to form a respective ball and socket joint.
  • Joint connection body may consist of a metallized polymer material. This can be advantageous, in particular, in the use of the delta robot in the food industry, in order, for example, to be able to detect abrasion and / or damage to the ball joints of the delta robot in the products by metal sensors to ensure product safety.
  • FIG. 1 is a perspective view of an exemplary delta robot
  • Fig. 2 is a sectional view of a ball joint according to the invention with a ball head and a ball socket in a first embodiment
  • Fig. 3 is a sectional view of a ball joint according to the invention with a
  • Ball head and a ball socket in a second embodiment.
  • FIG. 1 shows a delta robot 1 comprising a robot base 2, an end effector support 3 positionable in space and three the end effector support 3
  • Robot base 1 connecting parallelogram joint assemblies 4.1, 4.2, 4.3, which are adapted to connect the end effector support 3 while maintaining its orientation in space relative to the robot base 1 adjustable, each parallelogram joint assembly 4.1, 4.2, 4.3 by means of a motor Ml, M2, M3 is driven to automatically move the end effector support 3, and the parallelogram hinge assemblies 4.1, 4.2, 4.3 have rods 5 which are connected by means of ball joints 6, each comprising a ball head 6a and a ball socket 6b (FIG and Fig. 3), in the
  • Each parallelogram joint arrangement 4.1, 4.2, 4.3 can accordingly at the
  • Robot base 2 pivotally mounted lever 7, which can be automatically pivoted by means of a motor Ml, M2, M3 about a pivot axis.
  • a motor Ml, M2, M3 At a distal end of the respective lever 7 are two spaced apart bearings
  • a parallelogram bar 5a is articulated with its respective proximal end portion.
  • the respective two parallelogram bars 5a always extend parallel to one another and are coupled by means of their distal end sections to the end-effector carrier 3 at two spaced-apart bearings such that the end-effector carrier 3 is connected by way of its coupling to the robot base 2 via the three parallelogram bars.
  • Joint arrangements 4.1, 4.2, 4.3 repositionable only in the three spatial directions, ie is displaceable or adjustable while maintaining its three orientations in space but always. In the case of a plate-shaped robot base 2 and a plate-shaped end effector support 3, the end effector support 3 moves to the robot base 2 always aligned in parallel in space.
  • three parallelogram articulated arrangements 4.1, 4.2, 4.3 can be provided, which are offset from one another by 120 degrees of angle on the robot base 2 in each case.
  • the three parallelogram articulated assemblies 4.1, 4.2, 4.3 or mounted on the robot base 2 levers 7 are each automatically pivotally mounted about a pivot axis by means of a motor Ml, M2, M3, which pivot axis by 120 degrees to the pivot axis of the adjacent parallelogram -Gelsksan elbow 4.1, 4.2, 4.3 or the adjacent lever 7 is aligned.
  • the delta robot 1 has in the case of a present embodiment a
  • Robot base 2 which comprises a base plate 2a, on the three by 120 degrees Evenly distributed over a circumference and offset from one another arranged rotary bearing 8 are arranged, each having an axis of rotation extending in particular horizontally.
  • a lever 7 is pivotally mounted.
  • the respective lever 7 can be driven by an associated, in particular electric motor Ml, M2, M3 pivoted up and down.
  • the respective proximal end portion of each lever 7 is so far pivotally mounted about the axis of rotation of the respective pivot bearing 8 on the base plate 2a.
  • two ball heads 6a are arranged at a fixed distance from each other.
  • each rod 5 of the respective parallelogram articulated arrangement 4.1, 4.2, 4.3 is mounted at each ball head 6a.
  • each rod 5 a proximal Stabendabites, which has a ball socket 6b, which forms a ball joint 6 together with the respectively associated ball head 6a of the lever 7.
  • Each of these ball joints 6 can as an inventive
  • Ball joint 6 may be formed. At its distal rod end portion, each rod 5 of the respective parallelogram articulated arrangement 4.1, 4.2, 4.3 has a further ball socket 6b.
  • these other ball sockets 6b which may be formed according to the invention, further ball heads 6a are mounted, which in turn are fixedly connected to the end effector support 3.
  • two mutually associated ball heads 6a of the end effector support 3 are arranged at a fixed distance from each other to ensure parallelism of the two rods 5 each of a parallelogram articulation arrangement 4.1, 4.2, 4.3.
  • the ball joint 6 according to FIG. 2 and FIG. 3 has a material homogeneous ball socket 6 b whose ball socket surface with a ball head surface of the ball head 6 a
  • Pairing of the ball joint 6 forms.
  • the material homogenous ball socket 6b is made of a first material homogeneous
  • Joint connection body 6.1 is formed, which has a surface with a concave
  • the material homogenous ball socket 6b is made of a first material homogeneous
  • Joint connection body 6.1 formed, which has a connection section 6.2, for fixing a rod 5 of the parallelogram joint assemblies 4.1, 4.2, 4.3
  • connection section 6.2 of the first material-homogeneous joint connection body 6.1 is formed in the case of the present embodiment of a bore into which an end portion of one of the rods 5 of the parallelogram joint assemblies 4.1, 4.2, 4.3 is inserted.
  • the ball joint 6 has a material homogeneous ball head 6a, whose
  • Ball head surface with the ball socket surface of the ball socket 6b forms the sliding pair of the ball joint 6.
  • the material homogeneous ball head 6a is made of a second material homogeneous
  • Joint connecting body 6.3 is formed, which has a surface with a convex
  • the material-homogeneous ball head 6a is formed by a second material-homogeneous joint connecting body 6.3, which has a connection section 6.4, which is designed for attachment of the ball head 6a on the end effector support 3 or one of the lever 7.
  • the connecting portion 6.4 of the second material-homogeneous joint connecting body 6.3 as shown in the case of the embodiment of FIG. 3, of a
  • Threaded hole are formed, into which an external thread portion of the End binor- support 3 or one of the lever 7 of the parallelogram joint assemblies 4.1, 4.2, 4.3 is screwed.
  • the externally threaded portion may, as shown in Fig. 2, on an integrally formed with the terminal portion 6.4 extension of the second
  • material homogeneous coupling body 6.3 may be provided.
  • the male threaded portion can, as shown in Fig. 3, on a separate
  • Connecting portion 6.4 of the second material homogeneous joint connecting body 6.3 is screwed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Delta-Roboter (1), aufweisend eine Roboterbasis (2), einen im Raum positionierbaren Endeffektor-Träger (3) und drei den Endeffektor- Träger (3) mit der Roboterbasis (2) verbindende Parallelogramm- Gelenksanordnungen (4.1, 4.2, 4.3), die ausgebildet sind, den Endeffektor-Träger (3) unter Beibehaltung seiner Orientierung im Raum relativ zur Roboterbasis (2) verstellbar zu verbinden, wobei jede Parallelogramm-Gelenksanordnung (4.1, 4.2, 4.3) mittels eines Motors angetrieben verstellbar ist, um den Endeffektor-Träger automatisch zu bewegen, und die Parallelogramm-Gelenksanordnungen (4.1, 4.2, 4.3) Stäbe (5) aufweisen, die mittels Kugelgelenken (6), die jeweils einen Kugelkopf (6a) und eine Kugelpfanne (6b) umfassen, in die Gelenksstruktur des Delta-Roboters (1) integriert sind, und wobei wenigstens eines der Kugelgelenke (6) eine materialhomogene Kugelpfanne (6b) aufweist, deren Kugelpfannenoberfläche mit einer Kugelkopfoberfläche des Kugelkopfs (6a) die Gleitpaarung des Kugelgelenks (6) bildet.

Description

Beschreibung
Delta-Roboter
Die Erfindung betrifft einen Delta-Roboter, aufweisend eine Roboterbasis, einen im Raum positionierbaren Endeffektor-Träger und drei den Endeffektor-Träger mit der Roboterbasis verbindende Parallelogramm-Gelenksanordnungen, die ausgebildet sind, den Endeffektor- Träger unter Beibehaltung seiner Orientierung im Raum relativ zur Roboterbasis verstellbar zu verbinden, wobei jede Parallelogramm-Gelenksanordnung mittels eines Motors angetrieben verstellbar ist, um den Endeffektor-Träger automatisch zu bewegen, und die Parallelogramm-Gelenksanordnungen Stäbe aufweisen, die mittels Kugelgelenken, die jeweils einen Kugelkopf und eine Kugelpfanne umfassen, in die Gelenksstruktur des Delta- Roboters integriert sind.
Aus der DE 699 30 009 T2 ist eine Robotervorrichtung bekannt, die mindestens eine
Verbindungsvorrichtung beinhaltet, in der Zugstangen in einem Mehrfachgelenksystem angeordnet sind, wobei die Gelenke dreiachsige Kugelgelenke enthalten, die eine
Gelenkpfanne umfassen, die eine Kugel mit einem Raum umschließt, der die Hälfte einer Kugel oder weniger umfasst, wobei ein Lagerungsmittel so befestigt ist, dass es in einem Gehäuse in der Gelenkpfanne eines Gelenks nicht rotiert, und wobei das Gehäuse eine Oberfläche beinhaltet, gegen welche das Lagerungsmittel anliegt, und dass die Oberfläche mit reibungserhöhenden Mitteln versehen ist. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Delta-Roboter zu schaffen, dessen bewegte Massen reduziert sind und der insbesondere auch hygienetechnische Anforderungen erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Delta-Roboter, aufweisend eine Roboterbasis, einen im Raum positionierbaren Endeffektor-Träger und drei den Endeffektor- Träger mit der Roboterbasis verbindende Parallelogramm-Gelenksanordnungen, die ausgebildet sind, den Endeffektor-Träger unter Beibehaltung seiner Orientierung im Raum relativ zur Roboterbasis verstellbar zu verbinden, wobei jede Parallelogramm- Gelenksanordnung mittels eines Motors angetrieben verstellbar ist, um den Endeffektor- Träger automatisch zu bewegen, und die Parallelogramm-Gelenksanordnungen Stäbe aufweisen, die mittels Kugelgelenken, die jeweils einen Kugelkopf und eine Kugelpfanne umfassen, in die Gelenksstruktur des Delta-Roboters integriert sind, und wobei wenigstens eines der Kugelgelenke eine materialhomogene Kugelpfanne aufweist, deren
Kugelpfannenoberfläche mit einer Kugelkopfoberfläche des Kugelkopfs die Gleitpaarung des Kugelgelenks bildet.
Im Rahmen der Erfindung kann der Motor insbesondere von einem elektrischen Motor gebildet werden oder von einem elektrischen Antrieb gebildet werden, der einen
elektrischen Motor und wenigstens ein Getriebe umfasst. Jeder Motor, insbesondere auch nicht-elektrische Motoren können im Rahmen der Erfindung eine Antriebseinheit aus Motor und Getriebe bilden. Jede Parallelogramm-Gelenksanordnung kann einen an der Roboterbasis schwenkbar gelagerten Hebel aufweisen, der mittels jeweils einem Motor automatisch um eine
Schwenkachse geschwenkt werden kann. An einem distalen Ende des Hebels sind zwei voneinander beabstandete Lager angeordnet, an denen jeweils ein Parallelogrammstab mit seinem jeweiligen proximalen Endabschnitt gelenkig gelagert ist. Die beiden
Parallelogrammstäbe erstrecken sich stets parallel zueinander und sind mittels ihrer distalen Endabschnitte an zwei voneinander beabstandeten Lagern an den Endeffektor-Träger gekoppelt und zwar derart, dass der Endeffektor-Träger aufgrund seiner Ankoppelung an die Roboterbasis über die drei Parallelogramm-Gelenksanordnungen nur in den drei
Raumrichtungen umpositionierbar, d.h. verschiebbar bzw. verstellbar ist und dabei seine drei Orientierungen im Raum jedoch stets beibehält. Im Falle einer plattenförmigen
Roboterbasis und einem plattenförmigen Endeffektor-Träger bewegt sich der Endeffektor- Träger zur Roboterbasis stets parallel ausgerichtet im Raum. Dazu können insbesondere drei Parallelogramm-Gelenksanordnungen vorgesehen sein, die an der Roboterbasis jeweils um 120 Winkelgrad versetzt zueinander angeordnet sind. Insoweit sind die drei Parallelogramm- Gelenksanordnungen bzw. die an der Roboterbasis gelagerten Hebel jeweils um eine Schwenkachse mittels jeweils einem Motor automatisch schwenkbar gelagert, welche Schwenkachse um jeweils 120 Winkelgrad zur Schwenkachse der benachbarten
Parallelogramm-Gelenksanordnung oder des benachbarten Hebels ausgerichtet ist.
Entsprechende Parallelogramm-Gelenksanordnungen und insbesondere ein entsprechender beispielhafter Delta-Roboter ist bspw. in EP 0 250 470 Bl offenbart. Eines, mehrere oder alle Gelenke welche die Stäbe der Parallelogramm-Gelenksanordnungen ankoppeln, können als Kugelgelenke ausgebildet sein. Insbesondere kann wenigstens eines, mehrere oder alle Gelenke, welche die Stäbe der Parallelogramm-Gelenksanordnungen ankoppeln, als erfindungsgemäße Kugelgelenke ausgebildet sein, wie nach einem oder mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Kugelgelenken.
Der Delta-Roboter kann im Falle eines konkreten Ausführungsbeispiels eine Roboterbasis aufweisen, die eine Grundplatte umfasst, auf der drei um 120 Winkelgrad gleichmäßig über einen Umfang verteilt und versetzt zueinander angeordnete Drehlager angeordnet sind, die jeweils eine Drehachse aufweisen, die sich insbesondere horizontal erstreckt. An jedem dieser Drehlager ist ein Hebel schwenkbar gelagert. Der Hebel kann angetrieben durch jeweils einen zugeordneten, insbesondere elektrischen Motor auf und ab geschwenkt werden. Der jeweilige proximale Endabschnitt jeden Hebels ist insoweit um die Drehachse des jeweiligen Drehlagers schwenkbar an der Grundplatte gelagert. An jeweils einem distalen Endabschnitt des jeweiligen Hebels sind zwei Kugelköpfe in einem festen Abstand voneinander angeordnet. An jedem Kugelkopf ist ein Stab der jeweiligen Parallelogramm- Gelenksanordnung gelagert. Dazu weist jeder Stab einen proximalen Stabendabschnitt auf, der eine Kugelpfanne aufweist, die zusammen mit dem jeweils zugeordneten Kugelkopf des Hebels ein Kugelgelenk bildet. Jedes dieser Kugelgelenke kann als ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk ausgebildet sein. An seinem distalen Stabendabschnitt weist jeder Stab der jeweiligen Parallelogramm-Gelenksanordnung eine weitere Kugelpfanne auf. In diesen weiteren Kugelpfannen sind weitere Kugelköpfe gelagert, die ihrerseits fest mit dem
Endeffektor-Träger verbunden sind. Jeweils zwei zueinander zugeordnete Kugelköpfe des Endeffektor-Trägers sind in einem festen Abstand zueinander angeordnet, um eine
Parallelität der beiden Stäbe jeweils einer Parallelogramm-Gelenksanordnung zu
gewährleisten. Indem wenigstens eines der Kugelgelenke eine materialhomogene Kugelpfanne aufweist, deren Kugelpfannenoberfläche mit einer Kugelkopfoberfläche des Kugelkopfs die
Gleitpaarung des Kugelgelenks bildet, kann auf separate Lagereinsätze an der Kugelpfanne verzichtet werden, wodurch insbesondere das Gewicht des Kugelgelenks reduziert werden kann, wodurch die Teileanzahl reduziert wird und wodurch aufgrund des Wegfalls eines separaten Lagereinsatz, der andernfalls durch den separaten Lagereinsatz bedingte Spalt zwischen dem separaten Lagereinsatz und eines Kugelpfannenträgers wegfällt, und damit sich dort keine Keime und kein Schmutz festsetzen kann. Insbesondere wenn die
Kugelpfanne oder der Kugelkopf, oder das gesamte Kugelgelenk aus Kunststoff oder Keramik hergestellt ist, kann eine deutliche Gewichtseinsparung gegenüber üblichen
Metall Werkstoffen erreicht werden.
Wenn die Kugelpfanne keinen separaten Lagereinsatz aufweist, dann kann die Kugelpfanne, insbesondere der Gelenksanschlusskörper der Kugelpfanne deutlich schlanker, d.h. kleiner dimensioniert hergestellt werden. Eine deutlich schlanker, d.h. kleiner dimensioniert hergestellte Kugelpfanne kann die Baugröße des betreffenden Kugelgelenks verkleinern und in Folge das Gewicht der bewegten Massen verkleinern und ggf. auch den Arbeitsraum des Delta-Roboters vergrößern.
Unter einer materialhomogenen Kugelpfanne wird verstanden, dass die Kugelpfanne als ein Körper hergestellt ist, der aus einem einheitlichen Material besteht. Dies bedeutet insbesondere, dass sich die Kugelpfanne im Hinblick auf sein Material nicht unterscheidet in ein erstes Material für einen Grundkörper der Kugelpfanne und einem anderen, zweiten Material für die Gleitoberfläche der Kugelpfanne, auf welcher der Kugelkopf des
Kugelgelenks gleitet. Anders ausgedrückt ist die Kugelpfanne einteilig ausgebildet, derart, dass eine Gleitoberfläche der Kugelpfanne unmittelbar durch das Material des
Kugelpfannenkörpers gebildet wird. Demgemäß weist die erfindungsgemäße Kugelpfanne keinen separaten Lagereinsatz auf. Eine aufgrund der Materialhomogenität erforderliche Gleichheit der physikalischen Eigenschaften betrifft erfindungsgemäß demnach nur die Gleichheit der Werkstoffart, nicht jedoch eine eventuelle Gleichheit anderer physikalischer Größen, wie beispielsweise das Gefüge des (selben) Werkstoffs, deren Dicht oder Härte. Diese beispielhaften Eigenschaften können sich durchaus unterscheiden, die Werkstoffart ist jedoch die gleiche.
Die materialhomogene Kugelpfanne kann von einem ersten materialhomogenen
Gelenksanschlusskörper gebildet werden, der eine Oberfläche mit einem konkaven
Kugelkalotten-Oberflächenbereich aufweist. Der konkave Kugelkalotten-Oberflächenbereich kann von einer geschlossenen Fläche gebildet werden, die der inneren Oberfläche eines Kugelschalenabschnitts entspricht.
Alternativ kann der konkave Kugelkalotten-Oberflächenbereich von einer ringförmigen Fläche gebildet werden, die der inneren Oberfläche eines Kugelschalenzwischenausschnitts entspricht. Die materialhomogene Kugelpfanne kann von einem ersten materialhomogenen Gelenksanschlusskörper gebildet werden, der einen Anschlussabschnitt aufweist, der zur Befestigung eines Stabes der Parallelogramm-Gelenksanordnungen ausgebildet ist.
Die Kugelpfanne weist demgemäß einen Grundkörper auf, der an einer Oberflächenseite die materialhomogene Kugelpfanne aufweist und der an einer anderen Seite einen angeformten Anschlussabschnitt aufweist.
Der Anschlussabschnitt des ersten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers kann von einer Gewindebohrung gebildet werden, in die ein Außengewindeabschnitt eines der Stäbe der Parallelogramm-Gelenksanordnungen eingeschraubt ist. In einer solchen
Ausführungsform sind die zu den materialhomogenen Kugelpfannen korrespondierenden Kugelköpfe der Kugelgelenke an dem Endeffektor-Träger oder an den Hebeln angeordnet. Die Kugelköpfe können dazu Außengewindeansätze oder Außengewindebolzen aufweisen, durch welche die Kugelköpfe an den Endeffektor-Träger oder an die Hebel geschraubt sind.
Alternativ kann der Anschlussabschnitt des ersten materialhomogenen
Gelenksanschlusskörpers von einem Außengewindeabschnitt gebildet werden, das in eine Gewindebohrung eines der Stäbe der Parallelogramm-Gelenksanordnungen eingeschraubt ist. In einer solchen Ausführungsform sind die zu den materialhomogenen Kugelpfannen korrespondierenden Kugelköpfe der Kugelgelenke an dem Endeffektor-Träger oder an den Hebeln angeordnet. Die Kugelköpfe können dazu Außengewindeansätze oder
Außengewindebolzen aufweisen, durch welche die Kugelköpfe an den Endeffektor-Träger oder an die Hebel geschraubt sind.
Die materialhomogene Kugelpfanne und/oder der erste materialhomogene
Gelenksanschlusskörper können aus einem Keramik- Werkstoff bestehen.
Die materialhomogene Kugelpfanne und/oder der erste materialhomogene
Gelenksanschlusskörper können aus einem Polymer-Werkstoff bestehen. Der Polymer- Werkstoff kann ein Homopolymer, ein Copolymer oder ein Polymerblend sein. Der Polymer- Werkstoff kann ein Kunststoff sein. Der Polymer-Werkstoff bzw. der Kunststoff kann Lebensmittel tauglich ausgebildet sein.
Die materialhomogene Kugelpfanne und/oder der erste materialhomogene
Gelenksanschlusskörper aus einem Polymer-Werkstoff können mit einem Kugelkopf aus korrosionsfestem Stahl, insbesondere V2A, X90 oder hartverchromtem Stahl oder hartanodisiertem Aluminium zu einem jeweiligen Kugelgelenk kombiniert sein.
Die materialhomogene Kugelpfanne oder der erste materialhomogene
Gelenksanschlusskörper kann aus einem metallisierten Polymer-Werkstoff bestehen. Dies kann insbesondere in der Verwendung des Delta-Roboters in der Nahrungsmittelindustrie vorteilhaft sein, um beispielsweise zur Gewährleistung der Produktsicherheit Abrieb und/oder Beschädigungen der Kugelgelenke des Delta-Roboters in den Produkten durch Metallsensoren ausfindig machen zu können. Das Kugelgelenk kann einen materialhomogenen Kugelkopf aufweisen, dessen Kugelkopfoberfläche mit der Kugelpfannenoberfläche der Kugelpfanne die Gleitpaarung des Kugelgelenks bildet.
U nter einem materialhomogenen Kugelkopf wird verstanden, dass der Kugelkopf als ein Körper hergestellt ist, der aus einem einheitlichen Material besteht. Dies bedeutet insbesondere, dass sich der Kugelkopf im Hinblick auf sein Material nicht unterscheidet in ein erstes Material für einen Grundkörper des Kugelkopfes und einem anderen, zweiten Material für die Gleitoberfläche des Kugelkopfes, auf welcher die Kugelpfanne des
Kugelgelenks gleitet. Anders ausgedrückt ist der Kugelkopf einteilig ausgebildet, derart, dass eine Gleitoberfläche des Kugelkopfes unmittelbar durch das Material des Kugelkopfkörpers gebildet wird. Demgemäß weist der erfindungsgemäße Kugelkopf keine separate
Lagerschale auf. Eine aufgrund der Materialhomogenität erforderliche Gleichheit der physikalischen Eigenschaften betrifft erfindungsgemäß demnach nur die Gleichheit der Werkstoffart, nicht jedoch eine eventuelle Gleichheit anderer physikalischer Größen, wie beispielsweise das Gefüge des (selben) Werkstoffs, deren Dicht oder Härte. Diese beispielhaften Eigenschaften können sich durchaus unterscheiden, die Werkstoffart ist jedoch die gleiche.
Wenn der Kugelkopf keine separate Lagerschale aufweist, dann kann der Kugelkopf, insbesondere der Gelenksanschlusskörper des Kugelkopfes deutlich schlanker, d.h. kleiner dimensioniert hergestellt werden. Ein deutlich schlanker, d.h. kleiner dimensioniert hergestellter Kugelkopf kann die Baugröße des betreffenden Kugelgelenks verkleinern und in Folge das Gewicht der bewegten Massen verkleinern und ggf. auch den Arbeitsraum des Delta-Roboters vergrößern.
Der materialhomogene Kugelkopf kann von einem zweiten materialhomogenen
Gelenksanschlusskörper gebildet werden, der eine Oberfläche mit einem konvexen
Kugelkalotten-Oberflächenbereich aufweist.
Der materialhomogene Kugelkopf kann von einem zweiten materialhomogenen
Gelenksanschlusskörper gebildet werden, der einen Anschlussabschnitt aufweist, der zur Befestigung des Kugelkopfes an dem Endeffektor-Träger oder einem Hebel der
Parallelogramm-Gelenksanordnungen ausgebildet ist.
Der Anschlussabschnitt des zweiten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers kann von einer Gewindebohrung gebildet werden, in die ein Außengewindeabschnitt des Endeffektor- Trägers oder eines der Hebel der Parallelogramm-Gelenksanordnungen eingeschraubt ist. I n einer solchen Ausführungsform sind die zu den materialhomogenen Kugelköpfen
korrespondierenden Kugelpfannen der Kugelgelenke an dem Endeffektor-Träger oder an den Hebeln angeordnet. Die Kugelpfannen können dazu Außengewindeansätze oder Außengewindebolzen aufweisen, durch welche die Kugelpfannen an den Endeffektor-Träger oder an die Hebel geschraubt sind.
Alternativ kann der Anschlussabschnitt des zweiten materialhomogenen
Gelenksanschlusskörpers von einem Außengewindeabschnitt gebildet werden, das in eine Gewindebohrung des Endeffektor-Trägers oder einem der Hebel der Parallelogramm- Gelenksanordnungen eingeschraubt ist. In einer solchen Ausführungsform sind die zu den materialhomogenen Kugelköpfen korrespondierenden Kugelpfannen der Kugelgelenke an dem Endeffektor-Träger oder an den Hebeln angeordnet. Die Kugelpfannen können dazu Außengewindeansätze oder Außengewindebolzen aufweisen, durch welche die
Kugelpfannen an den Endeffektor-Träger oder an die Hebel geschraubt sind.
Der materialhomogene Kugelkopf und/oder der zweite materialhomogene
Gelenksanschlusskörper können aus einem Keramik- Werkstoff bestehen.
Der materialhomogene Kugelkopf und/oder der zweite materialhomogene
Gelenksanschlusskörper können aus einem Polymer-Werkstoff bestehen. Der Polymer- Werkstoff kann ein Homopolymer, ein Copolymer oder ein Polymerblend sein. Der Polymer- Werkstoff kann ein Kunststoff sein. Der Polymer-Werkstoff bzw. der Kunststoff kann
Lebensmittel tauglich ausgebildet sein.
Der materialhomogene Kugelkopf und/oder der zweite materialhomogene
Gelenksanschlusskörper aus einem Polymer-Werkstoff können mit einer Kugelpfanne aus korrosionsfestem Stahl, insbesondere V2A, X90 oder hartverchromtem Stahl oder hartanodisiertem Aluminium zu einem jeweiligen Kugelgelenk kombiniert sein.
Der materialhomogene Kugelkopf oder der zweite materialhomogene
Gelenksanschlusskörper kann aus einem metallisierten Polymer-Werkstoff bestehen. Dies kann insbesondere in der Verwendung des Delta-Roboters in der Nahrungsmittelindustrie vorteilhaft sein, um beispielsweise zur Gewährleistung der Produktsicherheit Abrieb und/oder Beschädigungen der Kugelgelenke des Delta-Roboters in den Produkten durch Metallsensoren ausfindig machen zu können.
Ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden
Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Konkrete Merkmale dieses exemplarischen Ausführungsbeispiels können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder auch in anderen Kombinationen der Merkmale betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Delta-Roboters, Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks mit einem Kugelkopf und einer Kugelpfanne in einer ersten Ausführungsvariante, und
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks mit einem
Kugelkopf und einer Kugelpfanne in einer zweiten Ausführungsvariante.
Die Fig. 1 zeigt einen Delta-Roboter 1, aufweisend eine Roboterbasis 2, einen im Raum positionierbaren Endeffektor-Träger 3 und drei den Endeffektor-Träger 3 mit der
Roboterbasis 1 verbindende Parallelogramm-Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3, die ausgebildet sind, den Endeffektor-Träger 3 unter Beibehaltung seiner Orientierung im Raum relativ zur Roboterbasis 1 verstellbar zu verbinden, wobei jede Parallelogramm- Gelenksanordnung 4.1, 4.2, 4.3 mittels eines Motors Ml, M2, M3 angetrieben verstellbar ist, um den Endeffektor-Träger 3 automatisch zu bewegen, und die Parallelogramm- Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3 Stäbe 5 aufweisen, die mittels Kugelgelenken 6, die jeweils einen Kugelkopf 6a und eine Kugelpfanne 6b umfassen (Fig. 2 und Fig. 3), in die
Gelenksstruktur des Delta-Roboters 1 integriert sind.
Jede Parallelogramm-Gelenksanordnung 4.1, 4.2, 4.3 kann demgemäß einen an der
Roboterbasis 2 schwenkbar gelagerten Hebel 7 aufweisen, der mittels jeweils einem Motor Ml, M2, M3 automatisch um eine Schwenkachse geschwenkt werden kann. An einem distalen Ende des jeweiligen Hebels 7 sind zwei voneinander beabstandete Lager
angeordnet, an denen jeweils ein Parallelogrammstab 5a mit seinem jeweiligen proximalen Endabschnitt gelenkig gelagert ist. Die jeweils zwei Parallelogrammstäbe 5a erstrecken sich stets parallel zueinander und sind mittels ihrer distalen Endabschnitte an zwei voneinander beabstandeten Lagern an den Endeffektor-Träger 3 gekoppelt und zwar derart, dass der Endeffektor-Träger 3 aufgrund seiner Ankoppelung an die Roboterbasis 2 über die drei Parallelogramm-Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3 nur in den drei Raumrichtungen umpositionierbar, d.h. verschiebbar bzw. verstellbar ist und dabei seine drei Orientierungen im Raum jedoch stets beibehält. Im Falle einer plattenförmigen Roboterbasis 2 und einem plattenförmigen Endeffektor-Träger 3 bewegt sich der Endeffektor-Träger 3 zur Roboterbasis 2 stets parallel ausgerichtet im Raum. Dazu können insbesondere drei Parallelogramm- Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3 vorgesehen sein, die an der Roboterbasis 2 jeweils um 120 Winkelgrad versetzt zueinander angeordnet sind. Insoweit sind die drei Parallelogramm- Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3 bzw. die an der Roboterbasis 2 gelagerten Hebel 7 jeweils um eine Schwenkachse mittels jeweils einem Motor Ml, M2, M3 automatisch schwenkbar gelagert, welche Schwenkachse um jeweils 120 Winkelgrad zur Schwenkachse der benachbarten Parallelogramm-Gelenksanordnung 4.1, 4.2, 4.3 oder des benachbarten Hebels 7 ausgerichtet ist.
Der Delta-Roboter 1 weist im Falle eines vorliegenden Ausführungsbeispiels eine
Roboterbasis 2 auf, die eine Grundplatte 2a umfasst, auf der drei um 120 Winkelgrad gleichmäßig über einen Umfang verteilt und versetzt zueinander angeordnete Drehlager 8 angeordnet sind, die jeweils eine Drehachse aufweisen, die sich insbesondere horizontal erstreckt. An jedem dieser Drehlager 8 ist ein Hebel 7 schwenkbar gelagert. Der jeweilige Hebel 7 kann angetrieben durch jeweils einen zugeordneten, insbesondere elektrischen Motor Ml, M2, M3 auf und ab geschwenkt werden. Der jeweilige proximale Endabschnitt jeden Hebels 7 ist insoweit um die Drehachse des jeweiligen Drehlagers 8 schwenkbar an der Grundplatte 2a gelagert. An jeweils einem distalen Endabschnitt des jeweiligen Hebels 7 sind zwei Kugelköpfe 6a in einem festen Abstand voneinander angeordnet. An jedem Kugelkopf 6a ist ein Stab 5 der jeweiligen Parallelogramm-Gelenksanordnung 4.1, 4.2, 4.3 gelagert. Dazu weist jeder Stab 5 einen proximalen Stabendabschnitt auf, der eine Kugelpfanne 6b aufweist, die zusammen mit dem jeweils zugeordneten Kugelkopf 6a des Hebels 7 ein Kugelgelenk 6 bildet. Jedes dieser Kugelgelenke 6 kann als ein erfindungsgemäßes
Kugelgelenk 6 ausgebildet sein. An seinem distalen Stabendabschnitt weist jeder Stab 5 der jeweiligen Parallelogramm-Gelenksanordnung 4.1, 4.2, 4.3 eine weitere Kugelpfanne 6b auf. In diesen weiteren Kugelpfannen 6b, die erfindungsgemäß ausgebildet sein können, sind weitere Kugelköpfe 6a gelagert, die ihrerseits fest mit dem Endeffektor-Träger 3 verbunden sind. Jeweils zwei zueinander zugeordnete Kugelköpfe 6a des Endeffektor-Trägers 3 sind in einem festen Abstand zueinander angeordnet, um eine Parallelität der beiden Stäbe 5 jeweils einer Parallelogramm-Gelenksanordnung 4.1, 4.2, 4.3 zu gewährleisten. Das Kugelgelenk 6 gemäß Fig. 2 und Fig. 3 weist eine materialhomogene Kugelpfanne 6b auf, deren Kugelpfannenoberfläche mit einer Kugelkopfoberfläche des Kugelkopfs 6a die
Gleitpaarung des Kugelgelenks 6 bildet.
Die materialhomogene Kugelpfanne 6b wird von einem ersten materialhomogenen
Gelenksanschlusskörper 6.1 gebildet wird, der eine Oberfläche mit einem konkaven
Kugelkalotten-Oberflächenbereich aufweist.
Die materialhomogene Kugelpfanne 6b wird von einem ersten materialhomogenen
Gelenksanschlusskörper 6.1 gebildet, der einen Anschlussabschnitt 6.2 aufweist, der zur Befestigung eines Stabes 5 der Parallelogramm-Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3
ausgebildet ist. Der Anschlussabschnitt 6.2 des ersten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers 6.1 wird im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels von einer Bohrung gebildet, in die ein Endabschnitt eines der Stäbe 5 der Parallelogramm-Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3 eingefügt ist.
Das Kugelgelenk 6 weist einen materialhomogenen Kugelkopf 6a auf, dessen
Kugelkopfoberfläche mit der Kugelpfannenoberfläche der Kugelpfanne 6b die Gleitpaarung des Kugelgelenks 6 bildet.
Der materialhomogene Kugelkopf 6a wird von einem zweiten materialhomogenen
Gelenksanschlusskörper 6.3 gebildet, der eine Oberfläche mit einem konvexen
Kugelkalotten-Oberflächenbereich aufweist. Der materialhomogene Kugelkopf 6a wird dabei von einem zweiten materialhomogenen Gelenksanschlusskörper 6.3 gebildet, der einen Anschlussabschnitt 6.4 aufweist, der zur Befestigung des Kugelkopfes 6a an dem Endeffektor-Träger 3 oder einem der Hebel 7 ausgebildet ist.
Der Anschlussabschnitt 6.4 des zweiten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers 6.3 kann, wie im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 dargestellt ist, von einer
Gewindebohrung gebildet werden, in die ein Außengewindeabschnitt des Endeffektor- Trägers 3 oder eines der Hebel 7der Parallelogramm-Gelenksanordnungen 4.1, 4.2, 4.3 eingeschraubt ist. Der Außengewindeabschnitt kann dabei, wie in Fig. 2 dargestellt, an einem einteilig mit dem Anschlussabschnitt 6.4 ausgebildeten Fortsatz des zweiten
materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers 6.3 vorgesehen sein. Alternativ kann der Außengewindeabschnitt dabei, wie in Fig. 3 dargestellt, an einem separaten
Außengewindebolzen vorgesehen sein, der in eine Innengewindebohrung des
Anschlussabschnitts 6.4 des zweiten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers 6.3 eingeschraubt ist.

Claims

Patentansprüche
Delta-Roboter, aufweisend eine Roboterbasis (2), einen im Raum positionierbaren Endeffektor-Träger (3) und drei den Endeffektor-Träger (3) mit der Roboterbasis (2) verbindende Parallelogramm-Gelenksanordnungen (4.1, 4.2, 4.3), die ausgebildet sind, den Endeffektor-Träger (3) unter Beibehaltung seiner Orientierung im Raum relativ zur Roboterbasis (2) verstellbar zu verbinden, wobei jede Parallelogramm- Gelenksanordnung (4.1, 4.2, 4.3) mittels eines Motors angetrieben verstellbar ist, um den Endeffektor-Träger automatisch zu bewegen, und die Parallelogramm- Gelenksanordnungen (4.1, 4.2, 4.3) Stäbe (5) aufweisen, die mittels Kugelgelenken (6), die jeweils einen Kugelkopf (6a) und eine Kugelpfanne (6b) umfassen, in die Gelenksstruktur des Delta-Roboters (1) integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Kugelgelenke (6) eine materialhomogene Kugelpfanne (6b) aufweist, deren Kugelpfannenoberfläche mit einer Kugelkopfoberfläche des
Kugelkopfs (6a) die Gleitpaarung des Kugelgelenks (6) bildet.
Delta-Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
materialhomogene Kugelpfanne (6b) von einem ersten materialhomogenen
Gelenksanschlusskörper (6.1) gebildet wird, der eine Oberfläche mit einem konkaven Kugelkalotten-Oberflächenbereich aufweist.
Delta-Roboter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
materialhomogene Kugelpfanne (6b) von einem ersten materialhomogenen
Gelenksanschlusskörper (6.1) gebildet wird, der einen Anschlussabschnitt (6.2) aufweist, der zur Befestigung eines Stabes (5) der Parallelogramm- Gelenksanordnungen (4.1, 4.
2, 4.
3) ausgebildet ist.
Delta-Roboter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anschlussabschnitt (6.2) des ersten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers (6.1) von einer Bohrung gebildet wird, in die ein Endabschnitt eines der Stäbe (5) der Parallelogramm-Gelenksanordnungen (4.1, 4.2,
4.3) eingefügt ist.
5. Delta-Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die materialhomogene Kugelpfanne (6b) oder der erste materialhomogene
Gelenksanschlusskörper (6.1) aus einem Keramik- Werkstoff besteht.
6. Delta-Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die materialhomogene Kugelpfanne (6b) oder der erste materialhomogene
Gelenksanschlusskörper (6.1) aus einem Polymer-Werkstoff besteht.
7. Delta-Roboter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
materialhomogene Kugelpfanne (6b) oder der erste materialhomogene
Gelenksanschlusskörper (6.1) aus einem metallisierten Polymer-Werkstoff besteht.
8. Delta-Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelgelenk (6) einen materialhomogenen Kugelkopf (6a) aufweist, dessen
Kugelkopfoberfläche mit der Kugelpfannenoberfläche der Kugelpfanne (6b) die Gleitpaarung des Kugelgelenks (6) bildet.
9. Delta-Roboter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der
materialhomogene Kugelkopf (6a) von einem zweiten materialhomogenen
Gelenksanschlusskörper (6.3) gebildet wird, der eine Oberfläche mit einem konvexen Kugelkalotten-Oberflächenbereich aufweist.
10. Delta-Roboter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der
materialhomogene Kugelkopf (6a) von einem zweiten materialhomogenen
Gelenksanschlusskörper (6.3) gebildet wird, der einen Anschlussabschnitt (6.4) aufweist, der zur Befestigung des Kugelkopfes (6a) an dem Endeffektor-Träger (3) oder einem Hebel (4) der Parallelogramm-Gelenksanordnungen (4.1, 4.2, 4.3) ausgebildet ist.
11. Delta-Roboter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anschlussabschnitt (6.4) des zweiten materialhomogenen Gelenksanschlusskörpers (6.3) von einer Gewindebohrung gebildet wird, in die ein Außengewindeabschnitt des Endeffektor-Trägers (3) oder eines der Hebel (7) der Parallelogramm- Gelenksanordnungen (4.1, 4.2, 4.3) eingeschraubt ist.
12. Delta-Roboter nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der materialhomogene Kugelkopf (6a) oder der zweite materialhomogene
Gelenksanschlusskörper (6.3) aus einem Keramik- Werkstoff besteht.
13. Delta-Roboter nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der materialhomogene Kugelkopf (6a) oder der zweite materialhomogene
Gelenksanschlusskörper (6.3) aus einem Polymer-Werkstoff besteht.
14. Delta-Roboter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der
materialhomogene Kugelkopf (6a) oder der zweite materialhomogene
Gelenksanschlusskörper (6.3) aus einem metallisierten Polymer-Werkstoff besteht.
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